KR100941751B1 - 다단 감쇄 구조를 가지는 소음감소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다단 감쇄 구조를 가지는 소음감소기에 관한 것으로, 그 목적은 소음원으로부터 유입된 소음을 흠음재를 통해 감쇄시키면서 외부 또는 인접부로 전파없이 격리된 공간안에 가둔 후 흠음재를 통해 재차 감쇄시킴과 동시에 소멸간섭부를 통해 반사음을 발생시켜 잔존하는 소음을 상쇄시켜 다단으로 소음을 제거하는 소음감소기를 제공하는데 있다.

본 발명의 구성은 소음원으로부터 입사되는 직접음 또는 방음패널을 타고 넘어오는 회절소음등의 소음을 감소시키는 소음감소기에 있어서, 상기 소음이 유입되는 타공부(101)가 형성된 케이스(1)와; 케이스(1)의 타공부(101) 쪽 내측에 형성되어 유입된 소음을 흡음시키는 제 1 흡음재(2)와; 상기 케이스의 내측에 형성되어, 제 1 흡음재(2)로부터 직접 유입된 소음을 격리함과 동시에 반사음으로 상쇄 감음시키도록 다수개가 형성된 소멸간섭부(3)와; 상기 다수개로 설치된 소멸간섭부(3)의 하부 사이마다 설치되어 유입된 소음을 재차 흡음하는 제 2 흡음재(4);를 포함하여 구성된 다단 감쇄 구조를 가지는 소음감소기를 특징으로 한다.

소음감소기, 방음판, 흠음판. 회절음, 소멸간섭부

Description

다단 감쇄 구조를 가지는 소음감소기{Noise reducer using multi-step reducing structure}

본 발명은 다단 감쇄 구조를 가지는 소음감소기에 관한 것으로, 자세하게는 방음벽 상부에 설치되어 소음원으로부터 유입되는 소음을 다중으로 구성된 흡음수단 소멸간섭수단을 통해 다단계로 저감시켜 가시선 상부 영역까지 소음을 저감시킨 소음감소기에 관한 것이다.

일반적으로 주택가, 학교 등의 건물이 도로에 근접되게 위치된 곳에는 차량으로부터 발생되는 소음이 주변 건물로 전달되지 못하도록 소음을 흡수 또는 반사시키는 방음벽을 설치하게 된다.

도로에 설치된 종래의 방음벽은, 도로의 길이방향을 따라 등간격으로 설치된 지주들 사이에 직사각 형상의 방음판을 적층시켜서 된 것으로, 이는 차량으로부터 발생되는 소음이 도로의 주변 건물로 전달되는 것을 방지하게 된다.

하지만 상기한 방음벽은, 풍압 및 설치구간의 제한으로 그 폭과 높이가 제한 되어 있어 주변의 고층건물은 차량 소음 문제를 해결하지 못하는 실정이다.

또한 소음은 공기를 매질로 하여 소음원으로부터 방사상으로 직선으로 전파됨에 따라, 대부분은 방음패널에 의해 흠음되거나 반사되지만, 일부분은 음파의 특성상 방음패널에 충돌된 후 회절되어 방음패널을 타고 넘어가게 되는데, 방음패널을 타고 넘어간 회절소음은 바로 도로 주변으로 전파됨에 따라 소음공해를 야기시키게 된다.

이하 구체적으로 종래 기술을 설명한다.

도 10은 종래 방음벽의 소음전파경로에 따른 소음의 분포를 보인 참고도로서, 방음벽(W)에 의한 소음저감은 가시선(L)보다 훨씬 낮은 수음영역인 제1영역(Ⅰ)에서 가장 크고, 상기 제1영역(Ⅰ)과 가시선(L)의 사이에 존재하는 제2영역(Ⅱ)에서는 방음벽(W)의 상단에서 발생되는 회절음에 의해 소음저감 효과가 점차 감소하게 된다. 여기서, 상기 가시선(L)은 소음원(S)과 방음벽(W)의 상단을 직선으로 연결한 선을 말하며, 상기 가시선(L)의 상측에 존재하는 제3영역(Ⅲ)에서는 방음벽(W)에 의한 소음저감효과가 없게 된다.

이에 따라, 높은 소음저감효과를 얻기 위해서는 방음벽을 높게 설치해야 하는데, 이러한 경우에는 인근 지역의 거주자 또는 차량을 이용하는 승객들에게 심리적인 불안감을 유발하거나 조망권을 침해하게 되는 등 많은 문제점이 발생하게 된다.

이에 따라, 높은 소음저감효과를 얻기 위해 방음벽을 높게 설계해야 하는 단 점을 보완하기 위해서 방음벽의 상단에 방음벽면을 따라 상승되는 소음을 흡수하도록 환봉형상의 소음반사체가 구비되어 방음벽면을 따라 이동되는 소음이 다시 도로방향으로 반사 전달되도록 한 기술이 제시되고 있다.

또 다른 기술로는 상기한 소음반사체의 표면에 복수개의 홀을 형성하여 그 내측에 흡음재가 내장되어 도로벽면을 따라 이동되는 소음 그리고 차량으로부터 직접 전달되는 소음이 소음반사체의 표면을 따라 전파되는 과정에서 반사체의 표면에 형성된 홀을 통해 소음이 흡수될 수 있도록 유도시켜 그 소음이 외부로 이동되는 경로상에서 소음에너지를 줄일 수 있도록 한 기술이 제시되고 있다.

하지만 상기한 소음반사체는 원소음에 대한 변조를 통한 반사파(간섭파)의 생성을 기대할 수 없어서 단순한 소음의 흡음 역할을 보강하는 것에 그친다는 구조적인 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하고자 원소음에 대한 변조를 통한 반사파(간섭파)를 생성하여 소음을 저감하도록 한 소음저감장치들이 점차로 늘어나고 있는 추세이다.

첨부된 도면을 참조하여 설명하자면 도 11은 대한민국 실용신안 출원 20-2006-0022786호인데, 그 구성을 살펴보면 도로의 길이방향을 따라 설치된 방음벽의 상단부에 설치되는 소음감소기에 있어서, 상부 및 하부가 일정한 간격을 두고 서로 마주보면서 각각 바깥방향으로 만곡되어 있고 서로 마주보는 상부는 알루미늄망으 로 체결수단에 의해 연결되어 있어 전체적으로 타원통형을 이루어서 도로쪽 및 수음지측에 결합되면서 면상에는 다수의 구멍이 뚫려 있는 한 쌍의 유공판; 이 유공판들의 만곡된 내측면과 동일하게 각각 만곡됨과 동시에 상기 유공판의 길이방향을 따라 일정거리마다 칸막이가 배치되며, 개방된 하단부가 각각 상기 유공판 및 하부프레임이 체결수단에 의해 결합되는 내측판; 상기 유공판의 내측면을 따라 각각 배치되는 한 쌍의 흡음재; 상기 내측판의 일측면에 비스듬하게 서로 간격을 두고 길이방향을 따라 형성되는 다수의 격판; 및 상기 유공판들의 양끝단부를 폐쇄하는 덮개로 이루어진 방음벽용 소음감소기를 구성상의 특징으로 한다.

또 다른 출원으로는 도 12에 개시된 대한민국 실용신안 출원 제 20-2004-0035469호)가 있는데, 그 구성을 살펴보면 도로구조물 상의 방음패널용 지지대에 설치되는 방음패널 상단에 고정되어, 방음패널을 타고 넘어오는 회절소음을 감소시키는 소음저감장치에 있어서, 전면플레이트와 배면플레이트가 내부격벽에 의해 이격되어 형성되는 프레임; 상기 프레임의 하단에 일체로 형성되며 방음패널 상단에 고정되는 결합부; 상기 내부격벽에 의해 프레임의 양측부에 각각 형성되며, 전면측에는 타공판이 각각 설치되고 그 내부에는 흡음재가 각각 설치되어, 방음패널을 타고 넘어오는 회절소음을 흡음하는 흡음실; 및 상기 내부격벽에 의해 상기 프레임의 중앙부에 형성되며, 다수의 내부플레이트에 의해 다수의 폐쇄관로로 구획형성되어, 내부로 유입된 회절소음의 음파위상을 반대로 전환시켜 외부의 회절소음과 상쇄 간섭되도록 하는 위상전환실;을 포함하여 구성되는 소음저감장치를 구성상의 특징으 로 한다.

하지만 상기 대한민국 실용신안 출원 20-2006-0022786호는 유입된 소음이 흡음재를 통과후 흡음재를 지지하는 프레임을 타고 전파되어 타측단으로 반사됨으로써 내부플레이트가 제공하는 원소음 변조에 의한 반사파(간섭파)를 사용하여 유입되는 원소음을 구조적으로 제거할 수 없다는 문제점과,

또한 상부를 통해 넘어가는 회절음을 상쇄하기 위해 상부 구조를 알루미늄 타공판으로 개방함으로써 유입된 소음이 내부에 구비된 다수개의 내부플레이트에 반사되어 변조에 의한 반사파(간섭파)로 감쇄되기도 하나, 감쇄되지 않은 원소음이 다시 상부 구조를 알루미늄 타공판으로 전파될수 있다는 문제점과,

또한 회절된 원소음이 알루미늄 타공판으로 유입되지 않고 방음벽 너머로 전파될 가능성이 높아 아무런 소음감쇄 과정을 거치지 않은 원소음이 전파될수 있다는 구조적인 문제점과,

또한 직선음과 접하는 쪽에 돌출구조가 형성되어 도리어 바람에 대한 부하를 발생시켜 풍향의 영향에 구조적으로 취약하다는 문제점과,

또한 직선음과 접하는 쪽에 돌출구조가 형성되어 바람이 불 경우 와류가 발생하면서 소음이 발생할수 있다는 문제점과,

또한 소음이 유입되지 않는 타측에 이중으로 흡음재가 설치됨으로 인한 과도한 소재 사용으로 인한 단가 상승의 문제점이 있다.

또한 상기 대한민국 실용신안 출원 제 20-2004-0035469호는 유입된 소음이 흡음재를 통과후 흡음재를 지지하는 프레임을 타고 전파되어 타측단으로 반사됨으로써 내부플레이트가 제공하는 원소음 변조에 의한 반사파(간섭파)를 사용하여 유입되는 원소음을 구조적으로 제거할 수 없다는 문제점과,

또한 상부를 통해 넘어가는 회절음을 상쇄하기 위해 상부 구조가 개방되어 유입된 소음이 내부에 구비된 다수개의 내부플레이트에 반사되어 변조에 의한 반사파(간섭파)로 감쇄되기도 하나, 감쇄되지 않은 원소음이 다시 상부 개방구조를 통해 나가 소음이 전파될수 있다는 문제점과,

또한 회절된 원소음이 알루미늄 상부 개방구조를 통해 유입되지 않고 방음벽 너머로 전파될 가능성이 높아 아무런 소음감쇄 과정을 거치지 않은 원소음이 전파될수 있다는 구조적인 문제점과,

또한 소음이 유입되지 않는 타측에 이중으로 흡음재가 설치됨으로 인한 과도한 소재 사용으로 인한 단가 상승의 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 소음원으로부터 유입된 소음을 흠음재를 통해 감쇄시키면서 외부 또는 인접부로 전파없이 격리된 공간안에 가둔 후 흠음재를 통해 재차 감쇄시킴과 동시에 소멸간섭부를 통해 반사음을 발생시켜 잔존하는 소음을 상쇄시켜 다단으로 소음을 제거하는 소음감소기를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 소멸간섭부가 소음원쪽으로 각도를 가지도록 형성하여 유입된 소음이 반사시 내부쪽으로 반사되도록 하여 바깥으로 다시 반사되지 않도록 한 구조를 가진 소음감소기를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 소멸간섭부의 하부쪽에 격리부재를 두어 유입된 소음이 외부로 반사되어 나가지 않고 2차 소음재에 흡수되도록 한 구조를 가진 소음감소기를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 흡음재를 지지하는 구성이 소멸간섭수단의 일측이 일부만을 접촉하여 지지토록 함으로써 흠음재를 통과한 소음이 외부 또는 인접부로 전파되지 않도록 한 구조를 가진 소음감소기를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 도로의 양측에 설치되어 소음을 저감하도록 다수개의 방음패널이 상하 적층되어 형성된 방음벽 상단에 고정 설치되어, 소음원으로부터 입사되는 직접음 또는 방음패널을 타고 넘어오는 회절소음등의 소음을 감소시키는 소음감소기에 있어서,

상기 소음이 유입되는 타공부가 형성된 케이스와;

케이스의 타공부 쪽 내측에 형성되어 유입된 소음을 흡음시키는 제 1 흡음재와;

상기 케이스의 내측에 형성되어, 제 1 흡음재로부터 직접 유입된 소음을 격리함과 동시에 반사음으로 상쇄 감음시키도록 다수개가 형성된 소멸간섭부와;

상기 다수개로 설치된 소멸간섭부의 하부 사이마다 설치되어 유입된 소음을 재차 흡음하는 제 2 흡음재;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다단 감쇄 구조를 가지는 소음감소기를 제공함으로써 달성된다.

상기 케이스는 원통형 구조로 이루어져 일측면은 개방되고, 타측면은 원형단면부로 막힌 구조로 이루어지고, 원형단면부에는 다수개의 끼움지지부재가 형성되어 이웃하는 단위 소음감소기의 소멸간섭부가 끼워져 고정됨으로써 단위 소음감소기가 연속체를 이루도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 케이스는 소음이 입사되는 반원부에만 타공부가 형성되고 반대측면은 비타공부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 흡음재는 타공부가 형성된 반원부쪽에만 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 다수개로 형성된 소멸간섭부는 각각 제 1 흡음재의 내주면 중 일지점을 접촉지지하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 소멸간섭부는 상부방향으로 돌출 형성된 제 1 간섭부재와;

제 1간섭부재에서 분지되어 소음원 방향으로 각도가 꺽여 형성되고 끝단부에 제 1흡음재의 일측 내주면의 일지점과 접촉하도록 절곡된 지지부재를 구비한 제 2 간섭부재;로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 간섭부재의 하부면에는 유입된 소음을 가두도록 돌출된 격리부재가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 간섭부재는 소음원쪽으로 꺽인 각도를 가지게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 소음감소기는 유입된 소음을 1차로 흡음재를 통해 감소시킨후, 감소된 소음을 외부전파 없이 격리된 공간부로 유입시켜 재차 소음재를 통해 감소시키고 소멸간섭수단을 통해 반사음을 발생시켜 잔존하는 소음을 상쇄시킴으로써 유입된 소음이 다단의 소음 저감 단계에 의해 현저히 감소되어 소음원과 소음감소기가 이루는 각도인 가시선 상부 영역까지도 소음이 감소되는 효과를 가지는 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 한실시예에 따른 소음감소기의 단면 구조도이고, 도 2는 본 발명의 한실시예에 따른 소음감소기의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 소음감소기를 다수개 연결 구성한 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 소음감소기는 일측은 개방되고 타측면은 막혀 있는 원통 구조로 이루어지고 원통구조의 하부에 위치하는 도로의 양측에 설치된 방음벽의 상부에 얹혀져 서로간의 볼트 너트 결합 또는 직결피스 또는 용접 등의 방법에 의해 단단히 고정되도록 구성된다. 이를 위해 소음감소기의 하부에는 방음벽의 상부 폭만큼 폭을 가진 홈이 가공되어 있고 그 홈 만큼 하부로 연장된 가이드부가 형성되어 방음벽의 상부가 끼워져 고정되게 구성된다.

또한 도시된 바와 같이 본 발명의 소음감소기는 외형이 원형 단면 구조를 가져 바람이 불 경우 외부 돌출구조가 없어 원활한 기류흐름을 가지도록 설계되어 풍향이나 풍압에 의한 영향을 적게 받도록 구성함으로써 도로의 양측면에 설치된 방음벽에 대한 구조적인 안전성을 가지게 구성하였다,

이하 구체적으로 살펴본다.

도시된 소음감소기의 원형 둘레 외형을 이루는 케이스(1)는 우측의 반원 형상이 소음원과 접하는 부분인데, 이 반원 형상의 외각은 프레임을 이루는 케이싱 역할을 함과 동시에 소음원의 1차 유입구 역할을 홀이 형성된 타공부(101)로 구성된다. 이 타공부에 형성된 다수개의 홀을 통해 도로의 소음원으로부터 입사되는 직접음 또는 방음벽을 타고 넘다가 유입되게 된다.

또한 케이스(1)의 좌측 반원형상은 홀이 가공되지 않은 일반 플레이트로 이루어진 비타공부(102)이다.

상기 케이스(1)의 양측을 모두 홀이 형성된 타공부로 구성하지 않은 이유는 일측 반원 형상의 타공부 영역에서의 소음저감으로도 충분한 소음저감 효과를 가지기 때문에 불필요한 소재의 사용을 방지하여 생산단가를 낮추기 위함이다. 물론 양측 모두 타공부로 구성하면 좀더 소음소감 효과가 증대될 수 있으나 일측에만 타공 부를 형성한 경우와 대비시 현저하게 증진된 소음 저감효과는 없어서 그리 효율적이지 않다.

상기 케이스(1)의 타공부(101)쪽 내측으로는 제 1 흡음재(2)가 삽입되는데, 이 제 1 흡음재(2)는 케이스(1)의 일측 타공부(101)를 통해 유입된 소음을 1차로 흡수하여 소음을 저감하는 역할을 한다. 이를 위해 타공부의 형상에 맞게 반원 형상을 가지도록 가공된 제 1 흡음재가 사용되는데, 제 1 흡음재를 타공부에만 설치하기 위해 타공부와 비타공부 사이의 경계부에 중심방향으로 돌출된 분리부(103)를 형성하여 안내하도록 구성하였다.

또한 제 1 흡음재(2)의 중심방향 지지는 다수개의 소멸간섭부(3)에 의해 지지된다. 소멸간섭부에 의한 제 1 흡음재(2)의 지지는 일반적인 종래의 지지방식과 다르게 일부만 접촉하여 지지토록 구성한다. 이와 같이 구성한 이유는 종래 소음감소기들은 흡음재의 지지부 전체를 프레임등으로 지지함으로 인해 흡음재를 지난 소음이 프레임 등의 지지부재를 통해 전파됨으로 인해 소음을 일정한 공간에 가두지 못하고 전파됨으로써 다단 소음저감 효과를 거두지 못하고 단순한 소음감소 효과만을 거두는 문제점이 있었기 때문이다.

하지만 본 발명은 다단으로 소음을 감소시키는 구조를 제공하기 위해 제 1 흡음재(2)를 지나면서 1차로 저감된 소음을 재차 다음단에서 추가적으로 감소시키기 위해 1차 저감된 소음을 다른 곳으로는 전파나 반사 없이 다음 단의 소음 저감 단계로 보내도록 구성한 것이다. 이를 위해 제 1 흡음재(2)의 내주면의 일 지점과만 접촉시켜 지지함으로써 제 1 흡음재(2)를 지나면서 소음이 흡음되어 점감된 소음이 공간부로 직접 이동하게 된다.

구체적으로 소멸간섭부(3)는 저면부에서 상부방향으로 돌출 형성된 제 1 간섭부재(301)와 제 1간섭부재에서 분지되어 소음원 방향으로 각도가 꺽여 형성되고 끝단부에 제 1 흡음재의 일측 내주면과 접촉하도록 절곡된 지지부재(303)를 구비한 제 2 간섭부재(302)로 구성된다. 이와 같이 제 2 간섭부재(302)가 제 1 간섭부재(301)에서 소음방향쪽으로 각도가 꺽이게 되면 자연스럽게 이웃하는 제 2 간섭부재(302)에 의해 소음의 유입통로가 되어 이웃하는 제 1 간섭부재(301) 간에 이루어지는 공간으로 유입되어 하부의 제 2 흡음재(4)로 흡수되게 된다. 물론 유입된 소음원이 동시에 제 1 간섭부재(301)과 제 2 간섭부재(302)에 부딪혀서 반사파(간섭파)를 만들어 서로 상쇄되는 메카니즘이 일어남은 물론이다.

또한 제 1 간섭부재(301)의 하부면에는 유입된 소음을 가두어 하부에 위치한 제 2 흡음재(4)로 흡수되도록 하는 돌출된 격리부재(304)가 형성하였다. 이와 같이 하면 하부까지 유입된 소음 또는 반사된 반사음이 상쇄되고 이후에도 혹 남아있는 소음이 바깥으로 바가지 못하고 갇혀 소멸되거나 하부의 제 2 흡음재(4)로만 흡수되어 흡음후 소멸되게 된다.

상기와 같이 다수개의 소멸간섭부(3)가 이루는 하부면에는 다수개의 제 2 흡 음재(4)가 각각의 공간부 하부에 위치하여 유입된 소음을 흡음하여 소멸시키게 된다. 이때 이웃하는 제 2 흡음재(4)간은 소멸간섭부(3)가 나누게 되는데, 이를 통해 전파되는 소음은 거의 없게 된다, 그 이유는 최초 소음이 유입되는 제 1 흡음재(2)에서는 유입된 소음이 강해 프레임과 같은 격리벽이 연속되게 설치되면 이를 통해 이웃하는 공간으로 전파되어 새로운 소음원으로 작용할 수 있으나, 하부에 위치한 제 2 흡음재(4) 부근에서는 이미 제 1 흡음재(2) 및 소멸간섭부(3)를 통해 유입된 소음이 약해져서 전파되는 소음이 미약하고, 이웃으로 전파된다 하더리도 재차 소멸간섭부(3) 및 이웃하는 제 2 흡음재(4)에 의해 다단 감소되기 때문이다.

상기에서 혹 제 1 흡음재(2)를 통해 유입된 소음이 소멸간섭부(3) 및 제 2 흡음재(4)를 거친후 다시 공간부를 통해 반사된다 할지라도 최종적으로 다시 제 1 흡음재(2)를 거치게 됨으로써 이를 빠져 나갈 확률은 거의 없어서 완벽에 가까운 소음 감소가 이루어지게 된다.

또한 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 원통 구조의 일측면은 개방되고 타측면은 막힌 구조로 이루어지는데, 막힌 구조로 형성된 원형단면부(5)에는 다수개의 끼움지지부재(51)가 형성되어 소멸간섭부(3)의 제 2 간섭부재(302)가 끼워져 지지되도록 구성된다.

이와 같이 끼움지지부재(51)를 형성한 이유는 도 1 및 2에 개시된 소음감소기를 단위 소음감소기로 하여 다수개를 연장시 이웃하는 단위 소음감소기 간을 단 단히 고정하기 위함이다.

상기 본 발명을 이루는 각 구성은 플라스틱재(예: A.S.A 수지)로 구성되어 철재보다 음파의 전파가 작도록 구성하였다.

도 1 및 도 3을 보면 상기 단위 소음감소기를 다수개 연결하여 H빔지주(7) 사이의 상측에 설치한 구성을 알 수 있다. 이 2 개의 H빔지주(7)는 방음패널이 상부로부터 삽입되어 방음벽을 이루도록 하는 지주이다. 또한 H빔지주(7)의 상부 측면에 각파이프(71)를 위치시키켜 고정하고, 이 각파이프에는 소음감소기의 하부에 형성된 가이드부(6)의 내측에서 이를 지지하는 지지부(72)가 걸쳐지도록 위치시킨다.

이와 같은 순서로 결합되면 가이드부(6) 및 지지부(72)간에 홀을 형성하고, 또한 각파이프(71) 및 지지부(72) 간에 홀을 형성하여 각각에 볼트를 체결 후 내측에 너트로 조이면 상부의 소음감소기와 하부의 방음벽이 결합되게 된다. 또는 직결피스로 체결하면 소음감소기와 하부의 방음벽이 결합되게 된다.

도 4는 본 발명의 소멸간섭에 의한 소음 저감원리도이고, 도 5는 본 발명의 소멸저감 메카니즘을 보인 예시도를 도시하고 있는데, 이를 통해 본 발명의 소음저감 원리 및 메카니즘을 보다 상세히 살펴본다.

본 발명은 직접음 즉, 소음원로부터 유입되는 직접음이 흡음재에 의한 소멸 과, 이에 흡수되지 않은 직접음이 소멸간섭부에 부딪혀 반사된 반사음이 직접음과 반대의 위상차를 가짐으로써 서로상쇄되어 소멸하는 원리를 가진다. 이에 따라 흡음재만으로 구성된 소음감소기보다 다단으로 소음을 소멸 감쇄시킬수 있는 것이다. 즉, 도면 및 공식에 나타난 바와 같이 반사음은 소멸간섭부에 부딪혀서 반사되면 그 위상차가 반전되게 되는데, 이 반전된 반사음은 직접음의 에너지와 같고 위상과 반대 위상을 가짐으로 인해 서로 상쇄되게 된다. 보충하여 설명하면 아래와 같다.

일단 개구관의 공명주파수 산출식은 f=c/(4*l)이다.

여기서 c:음속, l:길이(개구관) 이다.

공명주파수는 보강간섭의 개념이므로(음의 증폭) 이를 상쇄작용이 발생하기 위해서는 개구관의 길이가 공명주파수가 발생되는 개구관의 길이의 홀수배가 되어야 한다.

따라서, 공명주파수 산출식을 길이에 관한 식으로 정리하면 아래와 같다.

L= C/(4*f)

여기서 λ=C/f이므로 L = λ/4 가 된다. 이는 공명주파수가 발생되는 개구관의 길이이다. 따라서 상쇄작용이 발생되는 개구관의 길이는 홀수배인 L = [(2n-1)*λ]/4 가 된다.

즉, 본원발명은 1차로 측면부에 형성된 반원형상의 타공부를 통해 직접음이 소음원으로부터 직선 즉, 가시선 각도로 유입되면 소음이 흡음되어 1차로 감음효과를 가지게 되고, 이후 다수개의 소멸간섭부가 이루는 유입통로를 따라 그 하부에 위치한 제2 흡음재에 다다라 재차 흠읍되어 소멸되고, 아직 흡음되지 않고 반사된 나머지 직접음은 소멸간섭부를 구성하는 간섭주부재 및 간섭분지부재와 부딛힌 후 반사되어 에너지는 같고 파형인 반대인 반사음으로 되어 동일 에너지를 갖고 파형인 반대인 다른 직접음과 결합되어 음의 상쇄가 이루어지게 된다.

물론 제 2흡음재에 도달하기 전에 먼저 간섭주부재 및 간섭분지부재와 부딛힌 후 반사되어 에너지는 같고 파형인 반대인 반사음으로 되어 동일 에너지를 갖고 파형인 반대인 다른 직접음과 결합되어 음의 상쇄가 이루어진 후 제 2 흡음재에 도달하여 흠음되어 소멸하는 메카니즘을 이룰 수 있음은 물론이다.

더욱이 제 2흠음재가 위치한 간섭주부재의 하부에는 격리부재가 형성되어 흡음재에 흡음되지 않고 반사되는 직접음이 있을 경우 밖으로 전파되지 않고 지속적으로 흡음되거나 간섭주부재나 격리부재에 반사되어 반사음과 직접음이 위상차로 상쇄되어 소멸하게 됨으로써 더더욱 흡음 효율 및 상쇄효율이 높아지게 된다.

이와 같은 직접음의 감음 및 상쇄메카니즘에 따라 임사음이 소음감소기와 접하는 가시선의 상부영역에서도 소음저감지역이 발생하게 됨으로써 종래의 소음감소기와 대비시 현저한 소음저감효과를 가지게 되는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예이다.

이하 실시예 및 비교예에서의 소음분포도 측정에 사용된 소음해석프로그램은 Cadna A v.3.1을 사용하였다. 참고로 Cadna A ver 3.7은 음향해석 설계프로그램으로 3D, 평면 및 단면의 어떤 임의의 위치에서 음원으로부터 생성되는 음장의 예측 을 위한 음향해석 프로그램이다. 결과들은 Grid 설정에 따른Noise-mapping을 통하여, Areas of equal sound level mode, Raster, oversampling mode, special 3D등을 통하여 해석이 가능하다.

(실시예 1)

도 6은 본 발명에 따른 소음저감효과 비교를 위한 본 발명의 소음감소기 설치시의 소음분포도이다. 본 발명에 따른 다단 구성으로 이루어진 흡음재 및 소멸간선부를 구성한 소음감소기를 도로변에 설치된 방음벽의 상부에 설치후 인접한 아파트에서의 소음을 측정하였다. 아파트의 층고는 25개층으로 이루어지고, 1개층의 높이는 2.8m이고 아파트와 로드 E. L.(E.L이란 표고 (標高). 중력 방향을 따라 평균해수면에서 측점까지 관측한 거리이다)은 동일 레벨을 적용하였다. 또한 소음원 PWL은 일반 4차선도로 PWL을 적용하였다(도로단 80dB(A)). 또한 소음원과 수음점간의 이격거리는 20.0m를 적용하였다.

또한 도로상의 일 기준점에서 발생한 소음원과 소음감소기가 직선으로 만나는 가시선을 기준으로 가시선 하부영역은 1층에서 5층 지점이고, 가시선 상부영역은 6층에서 25층 지점이다.

측정 결과는 소음분포도 표에서 나타난 바와 같이 가시선 상부 영역 및 하부영역 전반에 걸쳐 소음 저감효과가 우수한 것으로 평가되었다. 가시선 상부영역의 소음저감효과는 비교예 1 및 비교예 2와 대비시 1.0~1.7dB(A)로 평가되어 우수한 저감효과가 있는 것으로 평가되었다.

(비교예 1)

도 7은 본 발명과의 소음저감효과 비교를 위한 소음감소기 설치전의 소음분포도를 보인 비교예 1로 비교예 1에서는 실시예1의 방법과 동일한 조건으로 측정하였다. 단 소음원과 아파트 사이에는 어떠한 소음감소시설도 없는 상태에서 측정하였다.

측정 결과는 소음분포도 표에서 나타난 바와 같이 실시예 1에 비해 소음이 매우 심함을 알 수 있다.

(비교예 2)

도 8은 본 발명과의 소음저감효과 비교를 위한 일반 소음감소기 설치시의 소음분포도를 보인 비교예 2로, 비교예 2에서는 실시예1의 방법과 동일한 조건으로 측정하였다. 단 소음원과 아파트 사이에는 일반소음기(흡음재를 사용한 일반 소음기)가 방음벽의 상부에 설치된 상태에서 측정하였다.

측정 결과는 소음분포도 표에서 나타난 바와 같이 비교예 1보다는 양호하지만 실시예 1에 비해 소음이 매우 심함을 알 수 있다. 특히 가시선 상부 영역에서의 차이는 실시예 1에 비해 현저하게 차이가 남을 알 수 있다.

도 9는 본 발명의 소음저감효과 비교 실험의 결과도로 비교예 2의 일반 흠음형 소음저감장치를 사용한 것과 본 발명에 의한 실시예 1에 의한 대비이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 실시예 1에 의한 소음 저감효과는 비교예 2의 소음저감효과에 대비시 0.9~2.4dB(A)의 소음저감 효과가 있음을 알 수 있어 현저한 소음저감효과가 남을 알 수 있고, 가시영역 상부에서의 효과 역시 현저함을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명의 한실시예에 따른 소음감소기의 단면 구조도이고,

도 2는 본 발명의 한실시예에 따른 소음감소기의 사시도이고,

도 3은 본 발명의 소음감소기를 다수개 연결 구성한 사시도이고,

도 4는 본 발명의 소멸간섭에 의한 소음 저감원리도이고,

도 5는 본 발명의 소멸저감 메카니즘을 보인 예시도이고,

도 6은 본 발명에 따른 소음저감효과 비교를 위한 본 발명의 소음감소기 설치시의 소음분포도이고,

도 7은 본 발명과의 소음저감효과 비교를 위한 소음감소기 설치전의 소음분포도이고,

도 8은 본 발명과의 소음저감효과 비교를 위한 일반 소음감소기 설치시의 소음분포도이고,

도 9는 본 발명의 소음저감효과 비교 실험의 결과도이고,

도 10은 종래 방음벽의 소음전파경로에 따른 소음의 분포도이고,

도 11, 12는 종래 소음감소기의 구조를 보인 예시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 케이스 (2) : 제 1 흡음재

(3) : 소멸간섭부 (4) : 제 2 흡음재

(5) : 원형단면부 (6) : 가이드부

(7) : H빔지주 (51) : 끼움지지부재

(71) : 각파이프 (72) : 지지부

(101) : 타공부 (102) : 비타공부

(103) : 분리부 (301) : 제 1 간섭부재

(302) : 제 2 간섭부재 (303) : 지지부재

(304) : 격리부재

Claims (8)

1. 도로의 양측에 설치되어 소음을 저감하도록 다수개의 방음패널이 상하 적층되어 형성된 방음벽 상단에 고정 설치되어, 소음원으로부터 입사되는 직접음 또는 방음패널을 타고 넘어오는 회절소음등의 소음을 감소시키는 소음감소기에 있어서,

   상기 소음이 유입되는 타공부(101)가 형성된 케이스(1)와;

   케이스(1)의 타공부(101) 쪽 내측에 형성되어 유입된 소음을 흡음시키는 제 1 흡음재(2)와;

   상기 케이스의 내측에 형성되어, 제 1 흡음재(2)로부터 직접 유입된 소음을 격리함과 동시에 반사음으로 상쇄 감음시키도록 다수개가 형성된 소멸간섭부(3)와;

   상기 다수개로 설치된 소멸간섭부(3)의 하부 사이마다 설치되어 유입된 소음을 재차 흡음하는 제 2 흡음재(4);를 포함하여 구성하되,

   상기 소멸간섭부(3)는 상부방향으로 돌출 형성된 제 1 간섭부재(301)와;

   제 1간섭부재에서 분지되어 소음원 방향으로 각도가 꺽여 형성되고 끝단부에 제 1흡음재의 일측 내주면의 일지점과 접촉하도록 절곡된 지지부재(303)를 구비한 제 2 간섭부재(302);로 구성된 것을 특징으로 하는 다단 감쇄 구조를 가지는 소음감소기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 케이스(1)는 원통형 구조로 이루어져 일측면은 개방되고, 타측면은 원형단면부로 막힌 구조로 이루어지고, 원형단면부에는 다수개의 끼움지지부재가 형성되어 이웃하는 단위 소음감소기의 소멸간섭부가 끼워져 고정됨으로써 단위 소음감소기가 연속체를 이루도록 구성한 것을 특징으로 하는 다단 감쇄 구조를 가지는 소음감소기.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 케이스(1)는 소음이 입사되는 반원부에만 타공부가 형성되고 반대측면은 비타공부로 이루어진 것을 특징으로 하는 다단 감쇄 구조를 가지는 소음감소기.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1 흡음재(2)는 타공부(101)가 형성된 반원부쪽에만 형성된 것을 특징으로 하는 다단 감쇄 구조를 가지는 소음감소기.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 다수개로 형성된 소멸간섭부(3)는 각각 제 1 흡음재(2)의 내주면 중 일지점을 접촉지지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 다단 감쇄 구조를 가지는 소음감소기.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1 간섭부재(301)의 하부면에는 유입된 소음을 가두도록 돌출된 격리부재(304)가 형성된 것을 특징으로 하는 다단 감쇄 구조를 가지는 소음감소기.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 2 간섭부재(302)는 소음원쪽으로 꺽인 각도를 가지게 형성된 것을 특징으로 하는 다단 감쇄 구조를 가지는 소음감소기.

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